|
|
метрология. Р. Қ. Ниязбекова метрология каз (через файн ридер). Р. . Ниязбекова, В. Н. Михалченко, Г. . Бектранова, В. А. Донбаева, К. У. Тоызбаев, Л. А. Байбосынова
Дәлдік - өлшеу нәтижесінің қателігі нөлге жақын өлшем сапасының сипаттамасы. ИСО 5725 дәлдік халықаралық стандартта қабылданған тірек шама мәніне өлшеу нәтижені жақындықтың дәрежесі ретінде түсіндіреді. Екінші анықтау (нақты) шын мән эталондардың көмегімен емес бекітілгенде жағдайлар үшін салыстырулардың нәтижесінде немесе зертхана аралық салғастырулармен жақындайды.
Өлшеу әдісінің дәлдік класы нақтылыққа қатысты құрамды сипаттайды, осы әдістердің көмегімен орындалатын,өлшеудің нақтылығының тікелей көрсеткіші болып табылмайды.
Нақтылық класын санмен көрсету ұсынылған, негізгі қателіктен ауған жанама жіберілген қателіктер өзінше көрсетілді. Мысалы, 1,5 класы; жіберілген қателік ±1,5%-ға тең. Бұл әдістің көрсетілуі тепе-теңдік шкаласының өлшеу әдістерінде қолданылады (егер қателік мынадай формуламен анықталатын болса):
ү = — = ± P немесе 100%
XN N
мұнда Р қатардан таңдалынады: 1*10n; 1,5^ 10n; 2*10n; 2,5* 10n; 4*10n; 5*10n; 6*10n (n=1,0; -1; -2 және т.с.с.), циферблатта мынадай құрылғыларға 1,5 саны енгізіледі.
Егер кұрылгы шкаласы тепе-тең болмаса, қателік (63) формуласы бойынша анықталады, бірақ нормаланған мән ретінде ұзындықтың шкаласы алынады, нақтылық класы 1,5 деп белгіленеді, циферблатта 1,5 саны енгізіледі.
Кейбір жағдайларда нормалау үшін жіберілген жанама негізгі қателігі қолданылады, ол мынадай формуламен анықталады:
   
A
Хә
S = ±
• 100%
(63)
(8 = ± 1,5%)
Құрылғының циферблатында нақтылық класы санмен белгіленеді, 1,5 дөңгелектің ішінде орналасады.
/
S = ±
c + d
V
X k
X
(64)
Қателіктің жанама жіберілген шектері формула бойынша бекітіледі:
мұндағы Хк - өлшеу шектерінің үлкені; X - өлшеу әдісінің шығудағы өлшенетін шаманың мәні; с және d - қатардан алатын дұрыс сандар M0n; 1,5^10n; 2^10n; 2,5*10n; 4^10n; 5^10n (n = 1,0; -1; -2 и т.д және т.с.с.), құжаттамада «Нақтылық класы с/d» ал құрылғының циферблатында - c/d белгіленеді.
Жүйелі түрде құрайтын қателіктерді де, кездейсоқ та ол (сынаулар) өлшеу нәтижелерді топтамасына жататын дәлдік термин өзіне орналастырады.
ИСО 5725-те өлшемдер әдісінің дәлдігінің сипаттамалары үшін екі терминдерді қолданылады: дұрыстық және өте дәлдік.
Дұрыстық - өлшенетін шаманың (нақты) шын мәніне өлшеу нәтижесінің жақындықтың дәрежесі немесе өлшенетін шаманың эталонның жоқтығының жағдайында - қабылданған тірек мәнге (немесе сынау нәтижелері) өлшеу нәтижелер үлкен топтама негізінде алған орташа мәннің жақындығының дәрежесі.
Дұрыстықтар әдетте көрсеткіш жүйелі қателікті мәні болып табылады.
Өлшемдерінің ретінде құрайтын жүйелі қателіктері тағы басқалар қабылданған өлшеу қағидатының іске асыруының мерзімді кемеліне жетпегені, қолданылатын өлшеу құралының
бөліктеуін қателік шығарып тасталмаған өлшемдердің жүйелі қателік құрайтын (ЖҚҚ) жүйелі қателіктерді ерекшелейді.
Егер жүйелі қателікті математикалық күтім белгілі және үнемі болса, онда тиісті түзетулерді өлшемдердің нәтижесінде кіргізеді. Түзетуді таңба қателіктің таңбасына қарсы қойып салыстырған.
Өте дәлдік - нақты регламент белгіленген шарт алған бір- біріне тәуелсіз өлшеу нәтижелерді жақындықтың дәрежесі.
Өте дәлдік тек қана кездейсоқ қателіктерге тәуелді болады және өлшенетін шаманың шындығын немесе қойылған мәніне қатысы жоқ.
Өте дәлдіктер шараны дәлсіздік терминдеріндегін әдетте білдіреді және өлшеу нәтижелерін үйреншікті ауытқулар сияқты есептейді. Кіші өте дәлдік үлген үйреншікті ауытқуға сәйкес келеді.
Қайталанғыштықпен қайталанғыштық шарттарындағы өте дәлдік деп аталады.
Кейде қайталанғыштық терминімен қатар жинақтылық термин сонымен бірге қолданады.
Қайталанғыштықтың шарттары - уақыттың қысқа аралығы шектеріндегі ылғи бір оператормен, ылғи бір жабдықтың қолдануымен (немесе сынаулар) тәуелсіз өлшеу нәтижелердің жанында сынаулардың ұқсас объектілері, сол зертханаларға ылғи бір әдістермен пайда болатын шарт.
Қайта өндірінгіштік - қайта өндірінгіштік шарттарындағы өте дәлдік.
Қайта өндірігіштіктің шарттары - сынаулардың ұқсас объек- тілеріне әртүрлі зертханаларда, әртүрлі операторлар, әр түрлі жабдықтың қолдануымен (немесе сынаулар) өлшеу нәтижелер- дің жанында ылғи бір әдістермен алатын шарт.
Өлшеу құралдарының дәлдік класы - өлшеу құралының қорытылған оны шектерімен негізгі және қосымша қателік жіберілетін білдірілетін мінездемесі, сонымен бірге басқа мінездемелермен өлшеу құралдарының мәні жеке түрлеріне стандарттармен бекітілген дәлдік ықпал ететін өлшеу.
Дәлдік сыныбы өлшегіш аспапты иемденулер үшін негізге немесе абсолютті, салыстырмалы немесе келтірілген шамалардағы оның өрнегінің олардың негізгі қателігі және
әдісі болып табылады. Абсолюттік бірліктерді негізгі қателіктің өрнектері, құралдардың дәлдік сыныптары жағдайында латынша әліпбидің бас әріптері немесе римдік цифрлармен құжаттамада және өлшеу құралдарында белгі қоюға қабылдаған.
Дәлдік сыныптары негізгі қателіктің өрнектері салыстырмалы бірліктермен, пайызбен бейнеленген жіберілетін негізгі қателікті тең шекті сандармен белгі қою арқылы қабылданған. Дәлдік сыныптары негізгі қателіктің өрнектері келтірілген бірліктермен жағдайда пайызбен бейнеленген жіберілетін негізгі қателікті тең шекті сандармен белгі қою арқылы қабылданған.
Дәлдік кластары латынша әліпбидің әріптерімен керекті жағдайда белгіге араб цифрының түріндегі индекстеріне то- лықсытуға рұқсат етіледі.
Жіберілетін әліпби басқа жақын болатын әріптер немесе кішісі сан білдінетін сандар сәйкес келу тиісті қателіктердің кішісі шектеріне сәйкес келу тиісті дәлдік сыныптары.
Мысалдар.
Шеткі ұзындық өлшемдерінің дәлдік класы жақындық, олардың номиналдыға өлшемі, жазық параллелдіктен жіберілетін ауытқу, сонымен бірге ысқыланатындық және тұрақтылықты мінездейді; дәлдік класы жіберілетін негізгі қателіктің шектері және температура, айнымалы тоқтың жиілігінің нормалы мәндері және кейбір басқа ықпал ететін шамалардан сыртқы магниттік өріспен және ауытқу шақырылатын көрсетулердің жіберілетін вольтметрмен мінездеу өзгерістері.
Өлшеу құралдары үшін дәлдіктің сыныптарын белгісі - 0,5, құжаттама үшін - (мөлшерлейтін мән егер тең межелік ұзындығы немесе оның бөлігі қабылданған) 0,5-ші дәлдік класы.
Өлшеу құралдары үшін белгісі - 1,5, құжаттама үшін - (мөлшерлейтін мән егер шама бірліктеріндегі (шығу) өлшеу құралдары) кіруге бейнеленген) 1,5-ші дәлдік класы.
Мөлшерлейтін мәндерге қабылдайды:
егер нөлдік белгі өлкеде болса немесе өлшеу құралдарының (ауқым) шкаласынан тыс болса өлшеу құралының (ауқым) шкаласының жоғарғы шегінің мәні;
егер нөлдік белгіде (ауқым) шкаласының іші болса өлшеу құралының (диапазон) шкаласы шекті мәндердің сомасын таңбалардың есепке алуынсыз;
айтарлықтай бірқалыпты шкаласы (логарифмдік немесе гиперболалық) бар өлшеу құралдары үшін барлық (ауқым) санмен көрсетілген белгілер;
қойылған атаулы мәні бар өлшеу құралдары үшін атаулы мәнге.
Мөлшерлейтін мәннің таңдауы бойынша жөн-жоба нақты түрдің өлшеу құралында стандарттар немесе техникалық шарттарындағы келтіруі керек.
Өлшеу құралдарының белгінің техникалық құжаттамасында көрсетілген осы құжат кестелеріндегі сәйкес келуі керек.
Құралдың түрі және оның нормативтік құжаттарын көр- сетпеуін, тек қана оның аты және техникалық мінездемесін көрсетуге рұқсат етіледі.
Мысалы:
1.ОБВ1-100 көрсететін серіппелі түрдің вакуум өлшеуішінің құжаттамасындағы белгісі 1,5-ші класты кгс/см2дің (-1...0) 1,5: вакуум өлшеуіштің дәлдік класының кгс/см2 (-1...0) өлшеу шектерімен.
2. Өлшеу шектерімен толық батуды лабораториялық тер- мометрдің құжаттамасындағы белгісі 0... 100) бөлулер бағамен 0, 5 және 1: термометрдің дәлдік класы сұйық 0... 100) б.б. өйткені 0, 5 класспен 1.
Жіберілетін ауытқулардың шектері бар дәлдігінің кластарын байланыс кірлерде көрсетуге болады. 7328-2001 МЕМСТ-қа сәйкес «Кірлер. Ортақ техникалық шарттар» метрологиялық мінездемелердің мөлшерленетін мәндерінің кірлеріне байланысты дәлдіктің жеті кластарына ұсақтайды: El, E2, F1, F2, M1, M2, M3. Массаның атаулы мәніне байланысты кірлер әрбір дәлдік кластары жіберілетін ауытқулардың шегінің белгілі бір мәніне сәйкес келеді:
5-кесте. Кір және жіберілетін ауытқулар шектерінің дәлдік кластары
Кірлер атаулы мәні
|
Жіберілетін ауытқулардың шегі, ±мг, дәлдік класының кірі үшін:
|
Е1
|
Е2
|
F1
|
F2
|
M1
|
M2
|
1 мг
|
0,002
|
0,006
|
0,020
|
0,06
|
0,20
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
20 кг
|
10
|
30
|
100
|
300
|
1000
|
3000
|
Өлшеулерді орындау әдістемесін таңдау
Өлшеуді орындау әдістемесіне қойылатын талаптар:
өлшеудің дәлдігін қамтамасыз ету;
өлшеудің үнемділігін қамтамасыз ету;
өлшеулер нәтижелерінің келістілігін (валидтілігін) қам- тамасыз ету;
өлшемдердің қауіпсіздігін қамтамасыз ету.
Өлшемдердің дәлдігі олардың нәтижелерін қолдану үшін қажетті шарт болып табылады. Бұл шартты сақтамаса, өлшенетін физикалық шаманың нақты мәнін алу мүмкін емес және өлшемді жүргізу негізсіз болады. Өлшеу кезінде физикалық шаманың нақты мәнін алу керек, яғни алынған мән шын мәнді алмастыра алатындай шын мәнге соншалықты жақын болуы керек. Осыған орай, физикалық шаманың нақты мәні - тек есепті құрастырғаннан кейін ғана нақты мағынаға ие болатын түсінік. Ол өлшеу нысанының бір өлшемі параметрі үшін қойылған есепке байланысты аса өзгеруі мүмкін, мысалы, бірмағыналы өлшем- нің аттестация дәлдігі талап етіп тұрған бақылау дәлдігінен жоғары болуы керек.
Техникалық өлшемдердің дәлдігін қамтамасыз ету өлшеудің жіберілетін қателігі [Д] мен өлшеу кезіндегі шекті қателікке Д қатынасы арқылы көрсетіледі:
Д < [Д].
Өлшемдердің үнемділігі - абсолютті талап емес, сол себепті, бұл шарт бойынша тек өлшеудің дәлділігін қамтамасыз етуге кепілдік беретін бәсекелес ӨОӘ салыстыруға болады.
Өлшемдердің үнемділігін бағалау кезінде өлшеу операциясы- ның шығарылуын, өзіндік құнын есептейді, операторға қажетті мамандықты, ӨҚ бәсекелестерінің барын, әмбебап ӨҚ бағала- рын, стандартталмаған ӨҚ жобалау және жасау бағасын, берілген ӨҚ көп мақсатта қолдану мүмкіндігін және т.б. ескереді.
Өлшеу нәтижелерінің келістілігін (валидтігін) қамтамасыз етуді екі аспектіде қарастыруға болады:
өлшеу нысанының анықталған физикалық шамасының нәтижелерінің келістілігін қамтамасыз ету;
өлшеу бақылауы кезінде бір нысан құрамын немесе бір типтес нысандар тобының өлшеу нәтижелерінің келістілігін қамтамасыз ету.
Нәтиженің дұрыстығы өлшеу кезіндегі бақылаулар санына байланысты - серияда неғұрлым бақылаулар көп болса, жүйелі қателіктер соғұрлым анық көрінеді және осыған орай, кездей- соқ қателіктердің шектері мен орташа мәндерінің статистика- лық бағалары нақтырақ бола түседі.
Номиналды бірдей ФШ өлшегенде, зерттелетін нысанды толығымен сипаттайтын нәтижелерді келісті (представительный) деп есептейді. Мұндай жағдайда нәтижелердің келістілігі өлшеу санының жеткіліктілігімен және бақылау нүктелерін (бақылау қималарын) дұрыс таңдаумен қамтамасыз етіледі.
Өлшемдердің қауіпсіздігін қарастырған кезде өлшенетін нысанмен байланысты қауіптерді талдау керек, сонымен қатар, өлшеу құралында болатын қауіптерді ескеру қажет.
Физикалық шаманы (ФШ) кез келген өлшеудің мақсаты - оның нақты мәнін табу болып табылады. Өлшеу нәтижесінде шынайы мәнге жақын (қателігі аз) мән алынуы керек.
Мүмкін өлшеу тапсырмаларын құру ең алдымен өлшеуден талап етілетін дәлдікті нормалауға мүмкіндік беретін позициядан басталады. Осы позициядан зерттелетін өлшемдер өлшеуінің нәтижелеріне сәйкес тапсырмалар қарастыруға болады, мысалы, мынадай:
нысанның нақты өлшемдерінің өлшеу бақылауы;
нақты өлшем бойынша нысандарды топтарға сұрыптаптау;
нысанның нақты өлшемдері бақылауының нәтижелерін төрелік сот арқылы қайта тексеру;
өлшеу құралдарын тексеру;
ғылыми зерттеу кезінде нақты өлшемдерді өлшеу;
нақты өлшемін бағыттық бағасы кезіндегі өлшеу.
Кез келген қойылған тапсырманы шешу кезінде міндетті түрде керек:
өлшеудің қажетті дәлдігін бекіту;
өлшеу үдері кезіндегі дәлдік бекітілген дәлдікке сәйкес келетіндігіне көз жеткізу.
Өлшеу нәтижесінің физикалық шамасының нақты мәніне жақындығы өлшеу қателігімен Д сипатталады, аз қателік деп өлшеу ақпаратын бұрмалауға әкелмейтін қателікті айтады.
Өлшеудің қажетті дәлдігін ережедегідей, өлшеу кезіндегі жіберілетін қателік мәнімен [Д] нормалайды. [Д] мәнін өлшеуге қойылған тапсырманы құрылымына қарай таңдайды. Егер өлшенетін физикалық шамаға оның белгісіздігін шектейтін норма қойылса, мысалы, Т - өлшем шегі, берілген өлшем бойынша өлшем шегімен салыстырағанда аз болатын және де нормамен салыстырғанда оның кеңеюіне әкелмейтін өлшеу қателігін [Д] қоюға болады:
Т = Т * [Д] Т, (65)
мұнда Т - өлшеу бақылауы кезінде өлшеу қателігі бар болған- дықтан бұрмаланған өлшемдердің анықталмаған аумағы; Т - өлшем шегі (белгісіздік нормасы); * - бірігу белгісі (кешендендіру); [Д] - өлшеудің жіберілетін (мүмкін) қателігі.
Екі нормаланған белгісіздіктерді стохастикалық сипатта біріктіру (жинақтау) геометриялық (квадраттық) қосу сияқты жүзеге асырылуы мүмкін.
Өлшенетін физикалық шама үшін анық немесе анық емес түрде норма қойылған, ол оның белгісіздігін шектейді, осының негізінде өлшеудің жіберілетін қателіктерін шектей отырып, оның белгісіздігін нормалауға болады. Әртүрлі өлшеу тапсырмаларының нұсқалары үшін өлшеуде жіберілетін қате- ліктерді [Д] таңдау (қою) жолдарын қарастырайық.
Нысанның берілген өлшем бойынша бақылауы жағдайында, егер оның екі шекті мәні берілсе, онда оның жіберілетін өлшеу қателігі шектің (Т) өлшемінің 1/3 бөлігінен аспауы керек:
мұнда Т - өлшем шегі, ол оның екі нормаланған шекті мәндерінің айырмасына тең: үлкені (А ) және кішісі (А ):
max min7
(67)
Т = А - А .
max min
6а
техн
< T,
(68)
[А] < Т/3 қатынасы кездейсоқ бақылау өлшемінің сипат- тамасында, кездейсоқ өлшеу қателігінде қанағаттана алады, оған қоса, ол мына қатынасты ұстануы керек:
мұнда ^техн - технологиялық үдерістің орташа квадраттық ауытқуының бағасы;
Нысандарды екі топқа (жарамды - ақау) және үш топқа (жарамды - түзелетін ақау - түзелмейтін ақау) сұрыптау-бақылау кезіндегі өлшеу тапсырмаларына сәйкес келеді.
Нысандарды N топтарға сұрыптау (егер N > 3) бір топ шегінде тек өлшем шегін енгізу қажеттілігімен ажыратылады. Нысандарды N топтарға сұрыптау кезінде берілген параметр өлшем бойынша шекті қателікті сұрыптау тобындағы (Т ) минималды шекке тәуелді қояды:
[А] < Тгр / 3. (69)
Өлшеу құралын тексеру кезіндегі тапсырманы өлшеудің бақылауы ретінде қарастыруға болады, мұнда бақыланатын өлшем шегі болып тексерілетін өлшеу құралының шекті қателігі табылады. Қателікті бақылау кезінде (ӨҚ салыстырып тексеру) нормаланған жағдайда, өлшеу қателігі өлшеніп жатқан құралдың негізгі қателігінің А 1/3 бөлігінен аспауы керек, егер тексерілетін ӨҚ қателігі мен тексеру қателігі кездейсоқ сипаттамаға ие болса:
[А] < А ӨҚ / 3. (70)
Арбитражды қайта тексеру кезінде бақылау нәтижелерін шекті белгісіздік нормасы ретіндегі қателікті қарастырады, ол
арқылы өлшемнің бастапқы шегі емес, қабылдау-бақылауы жүзеге асырылады. Арбитражды өлшеулердің [Д]а шекті жіберілетін қателіктері өлшеу өлшемінің қабылдау-бақылауы кезіндегі 1/3 бөлігінен аспауы керек (Дпр):
(71)
[Д]а < Дпр / 3.
Осылайша, бақылау кезінде өлшемді өлшеуде, топтарға сұрыптауда, өлшеу құралдарын тексеру кезінде, сонымен қатар, арбитражды қайта тексеруде бақылау нәтижелері өздігінен тривиалды өлшеу тапсырмаларын жасайды, оларды шешу үшін өлшеудегі жіберілетін қателікті дәстүрлі метрологиялық арақатынас арқылы анықтайды:
(72)
[Д] = (1/5...1/3)А,
мұндағы А - өлшенетін өлшемінің белгісіздігінің нормасы (бақыланатын параметр шегі, бақылау кезіндегі өлшеу қателігі немесе салыстырып тексерілетін ӨҚ негізгі қателігі). Өзге тап- сырмаларды шешуде өлшеудің жіберілетін қателіктерін таңдау арнайы метрологиялық әдебиеттерде сипатталған.
Өлшеудің белгісіздігі және оның нәтижелерді сипаттағанда көрсетілуі
«Белгісіздік» түсінігі - сандық түрде бағаланатын өлшеу қасиетінің атауы. «Белгісіздік» термині «Өлшеулердің белгісіздігін анықтау бойынша жетекшілікпен» енгізілген (ары қарай «Жетекшілік»), себебі «қателік» - идеалды түсінік және нақты белгілі бола алмайды.
Белгісіздік (өлшеудің) - өлшеу нәтижелерімен байланысты, мәндердің дисперсиясын сипаттайтын өлшем.
Жетекшілікте кез келген дәлдік дәрежесінде сақталуы тиіс өлшеу белгісіздіктерін бағалау мен өрнектеу ережелерін белгіленеді. Оларға мыналар кіреді:
- өндіріс үдерісі кезінде берілген сапа дәрежесін сақтау және сапаны бақылауды қамтамасыз ету үшін өлшеулер;
іргелі және қолданбалы зерттеулер барысындағы өлшеулер;
калибрлеу шараларының өлшеулері;
мемлекетте өлшеу біркелкілігін қамтамасыз ету мақса- тындағы өлшеулер;
физикалық шамалардың мемлекеттік және ұлттық эта- лондарын, сонымен қатар, заттар мен материалдар құрамының стандартты үлгілерін жасау, көтеру үшін өлшеулер.
Белгісіздікті бағалауға тек өлшеулердің дөрекі қателіктерін алып тастағаннан (жүйелік құрама қателіктерді алып тас- тағанан кейін) кейін ғана көшуге болады. Мұндай тәсілдеме ықтималдылық теориясының математикалық аппаратын және математикалық статистиканы қолдануға мүмкіндік береді.
Өлшеудің белгісіздігі кейбір ақпарат көздерінде бағаланған қателік мүмкіндіктерінің өлшемі ретінде беріледі немесе мән- дер диапазонын сипаттайтын баға болып табылады. Өлшеулер- дің белгісіздіктері астында деректі түрде мәндер уақыт кезеңін көрсетеді, яғни, өлшеулер нәтижелері нақты нүктемен емес, мәндер уақыт кезеңімен көрсетіледі, ал нақты мән координатасы белгісіз болып қалады (анықталмаған). Аса кең мағынада «таралу заңының» белгісіздігі туралы айтуға болады. Белгісіздіктің графикалық көрінісі 27-суретте көрсетілген.
|
|
|
Скачать 2.41 Mb.